La arquitectura bioclimática también atiende los problemas energéticos de la vivienda. Hacer un uso eficiente de la energía y los recursos, tendiendo hacia la autosuficiencia de las edificaciones es un punto importante a tratar.A través del diseño adecuado de los espacios es posible, evitar o disminuir el uso de la climatización artificial; así como aprovechar ampliamente la iluminación natural durante el día. Adicionalmente existen varios equipos de tecnología solar que pueden ser utilizados en las construcciones tales como equipos fotovoltaicos y aerogeneradores, lámparas y luminarios eficientes etc. y calentadores solares de agua que puede reducir enormemente los consumos de gas doméstico. Y desde luego que todas estas acciones energéticas acarrearán beneficios de tipo económico para los usuarios.
Preservar el medio ambiente, integrando al hombre a un ecosistema mas equilibrado. En las construcciones es necesario hacer un uso adecuado del agua, una adecuada disposición de deshechos sólidos y tratamiento adecuado de aguas grises y negras. Se puede tener sistemas de captación de agua pluvial utilizando las azoteas de los edificios. La arquitectura también debe considerar los problemas de contaminación exterior e intramuros. Existen materiales y substancias contaminantes que se utilizan dentro de las habitaciones que deben ser evitados o tratados de manera especial. En otras palabras, la arquitectura debe diseñar espacios ecológicamente concebidos que respondan integral y armónicamente a la acción de los factores ambientales del lugar.
Richard Rogers. Torre Turbina
Su diseño es capaz de generar suficiente energía por sí mismo. Pruebas en túnel de viento analizan las condiciones de los vientos urbanos locales. El edificio muestra flexibilidad para aprovechar la variabilidad de los vientos de Tokio. El edificio cuenta con captadores de viento, los cuales canalizan al aire a través de ductos subterráneos a un intercambiador de calor por medio de agua fría. Este aire acondicionado de manera natural, es inyectado a los distintos espacios y niveles del edificio. Posteriormente, el aire caliente, generado en los espacios, es succionado por una gran torre que aprovecha las diferencias térmicas por efecto Stack, las cuales son incrementadas por captadores solares en la parte superior. Además de su diseño aerodinámico, el edificio cuenta con una doble fachada ventilada que controla las posibles ganancias solares directas.
Nuevos Materiales
Aislamiento y conservación térmica, e iluminaciónNuevas tecnologías para un buen desempeño térmico y lumínico.En la actualidad se cuenta con buenos materiales aislantes como espumas de poliestireno expandido, fibras minerales, materiales naturales como la madera, el corcho, paja, etc. también muchos materiales pétreos que con cierto espesor son buenos en inercia térmica. Pero ninguno de estos materiales permiten el paso de la luz.
Vidrios y Acristalamientos
El vidrio laminado y en combinación con otros materiales ha experimentado grandes avances en su eficiencia térmica en los últimos 20 años Los distintos tipos de acristalamientos se pueden comparar en la siguiente tabla:Marca Tipo de cristal Coeficiente de transmisión «U» (W/m2°C)Vitro1 Cristal flotado claro 4mm 5.93Vitro2 Filtrasol 6mm 5.86Vitro3 Filtrasol AP 6mm 4.32Vitro4 Doble vidrio tipo «Duovent» filtrasol-claro 3.24Vitro5 Doble vidrio tipo «Duovent» claro-claro: 3.12Vitro6 Doble vidrio tipo «Duovent» filtrasol AP-claro: 2.69K-Plus7 Doble vidrio con recubrimiento de baja emisividad 1.6Climatop8 Doble vidrio con recubrimiento de baja emisividad y cavidad con gas xenon: 0.7Iplus-3X9 Triple vidrio con recubrimiento de baja emisividad y cavidades con gas xenon: 0.4Esto significa que la capacidad aislante de los vidrios y cristales ha mejorado 14.75 veces en comparación con los vidrios sencillos
Acristalamientos y control solar
Los microprismas o micropersianas «MicroSun»10 están formados por un doble acristalamiento y una retícula de persianas diminutas que impiden el asoleamiento directo en el rango deseado. Este dispositivo lumínico y de control solar, es utilizado principalmente en superficies horizontales o inclinadas, ya que debido a su diseño, se permite el paso de los rayos solares de manera directa (o difusa) en ciertos ángulos y son bloqueados en otros, permitiéndose únicamente el paso de la radiación reflejada.El diseño y construcción de todos los micro componentes se hace por medio de computadora dependiendo de la orientación, disposición, rangos de control solar y deflecciones de la luz que se desean, y de las características particulares del proyecto arquitectónico. Los valores de aislamiento y trasmitancia son variables dependiendo del diseño particular, sin embargo pueden obtenerse valores de conductividad k = 1.6 W/m2°CAislamientos térmicos transparentes o translúcidosLos nuevos materiales translúcidos disponibles para el aislamiento térmico, incluyen estructuras tipo panal, estructuras capilares, basogel granular aerogel, y tubos vidriados. En general todos ellos están formados por un «sandwich» de dos capas vidriadas con materiales capilares o tubulares dispuestos transversal o longitudinalmente; dichos elementos forman pequeñas cámaras de aire, lo cual le da características aislantes. En su mayoría, los materiales utilizados para formar los paneles interiores, son vidrios o materiales plásticos que combinan buenas características aislantes térmicas y buena trasmitancia de la radiación solar. Debido a ello, estos materiales pueden utilizarse como dispositivos aislante o captadores de calor (tipo muro Trombe), y como dispositivos de iluminación natural. Algunos de estos nuevos productos son:HELIORAN11 es un panel formado por dos acristalamientos (tipo sandwich) con tubos de vidrio dispuestos transversalmente. Se puede utilizar como sistema de iluminación natural o como «Muro Solar».KAPIPANE y KAPILUX12. Kapipane es un material formado por una estructura capilar de finos tubos dispuestos en ángulo recto con respecto a la superficie del panel. el diámetro de los tubos es aproximadamente de 3.5 mm. Las propiedades reflejantes de las paredes de los tubos provocan una deflección de la luz que incide en ellos de tal forma que la luz que pasa a través de el panes se convierte en luz difusa que entra a grandes profundidades de la habitación.Kapilux-H es un panel sellado de doble vidrio con Kapipane en el interior de la cavidad. El valor de conductividad del panel completo es de k = 0.8 W/m2°C. Al igual que Kapipane, se puede colocar como sistema de iluminación o como Muro Solar.Fachada Solar SOLFAS13. SolFas es un panel con un sistema capilar interior. La apariencia de este material es como formado por cientos de popotes pegados uno junto a otro. El material de estos popotes es polymethylmetacrylat (PMMA), sustancia plástica con una fina estructura tubular que posee dos características: deja pasar la luz y la trasforma en calor.El panel esta formado por una capa de vidrio al exterior y por una capa de material absorbente (pelicolor) en el lado interior del local. Generalmente se coloca adosado a un muro que servirá como elemento almacenador con alta inercia térmica.. Este dispositivo se usa como Muro Solar únicamente.Los productos de Aerogel, como el basogel, son pequeñas cuentas o cápsulas de material aislante, hasta de 6 mm de diámetro, ellos se ubican entre dos hojas de vidrio.
Nuevos sistemas de paneles transparentes.
Existen nuevos materiales que se encuentran en etapas de investigación y no se encuentran disponibles comercialmente. tal es el caso de materiales Electrocromáticos que se opacan en pocos segundos ante la presencia de pequeñas corrientes eléctricas. Del mismo modo se esta investigando con materiales Fotocromáticos, que responden a los cambios de luz, o los paneles multicapas que responden al medio ambiente como «camaleón». cambiando de color o opacidad.Así mismo se están probando con nuevos paneles con gases o líquidos químicos que ofrecen diversas ventajas aislantes, de almacenamiento de calor, trasmitancia o cromáticas. Los estudios más recientes incluyen también la utilización de sustancias orgánicas que se integran en el interior de los paneles.
Sistemas de Iluminación natural
HÜPPE FORM14 es un sistema de iluminación natural que consiste en dos dispositivos de persiana dispuestos uno frente al otro. El dispositivo exterior está formado por una banda transparente de prismas (material plástico perspex) que direccionan a los rayos solares dependiendo del ángulo de incidencia. Pueden rechazarlo totalmente o desviarlo hacia el segundo dispositivo de persiana. Éste segundo elemento consiste en una persiana de hojas de aluminio parcialmente perforado que funciona como elemento antideslumbrante.Otro importante dispositivo de iluminación natural, en este caso cenital, es SO-LUMINAIRE15. se trata de un lucernario o tragaluz automatizado y con seguimiento solar, que por medio de lentes y espejos, captan la mayor cantidad de luz natural posible introduciéndola de manera difusa dentro de los locales con una máxima eficiencia y una mínima ganancia de calor. A través de estos dispositivos pueden conseguirse ahorros significativos en energía eléctrica mejorando al mismo tiempo la calidad de la luz dentro de los espacios.
Generación fotovoltaica
Dentro de los llamados «Muros Solares» también se encuentran las fachadas o techumbres fotovoltaicas. Paneles completos o parciales de celdas fotovoltaicas que generan la electricidad utilizada por el edificio. Estos techos o muros fotovoltaicos ya se encuentran comercialmente, una de las compañías que los fabrican es Sanyo en Japón.Lo importante es que estos dispositivos de generación eléctrica, pueden, y de hecho ya se están utilizando como elementos de diseño en fachadas y techumbres. Estas se pueden encontrar en unidades mono o policristalinas, y de tipo amorfo, En la actualidad los módulos fotovoltaicos son mas eficientes y pueden encontrarse en distintos colores de acuerdo a los requerimientos de proyecto, estos pueden ser: negro, azul, violeta, verde, café, gris claro u obscuro. Del mismo modo, los paneles están disponibles en distintas medidas y formas, incluso ya se encuentran en forma de teja, para lograr una buena integración a la techumbre. De tal forma, que únicamente cubriendo ciertos requisitos técnicos de orientación e inclinación, estos módulos pueden ser utilizados con una nueva visión de diseño de fachadas solares que no solamente cubran con su función técnica utilitaria, sin también con cierto carácter estético y arquitectónico.Uno de los problemas de la utilización de los generadores fotovoltaicos era el almacenamiento, sin embargo ese problema ya ha sido resuelto con nuevos tipos de baterías altamente eficientes, y con bancos de almacenamiento especialmente diseñados para sistemas fotovoltaicos. Así mismo se cuenta con convertidores de corriente, medidores, reguladores, y toda la tecnología necesaria para hacer a estos dispositivos altamente confiables y con su empleo hacer un uso eficiente de la energía en las edificaciones.
Nuevas estructuras y cubiertas plásticas
A mediados del presente siglo, Frei Otto y Buckminster Fuller, propusieron nuevas estructuras con amplias posibilidades espaciales arquitectónicas y al mismo tiempo ambientales. A partir de entonces, esta nueva tecnología ha sido poco utilizada pero se ha mantenido latente. No obstante ha habido algunos ejemplos de gran importancia: como los pabellones de Estados Unidos y Alemania en la Expo’67 de Montreal; El pabellon alemán de Osaka’70 en Japón; y el estadio olimpico de Munich, Alemania en 1972.En la actualidad, esta nueva tecnología constructiva esta retomando auge debido a las nuevas posibilidades que se tienen con las nuevas estructuras ligeras y los materiales plásticos que han surgido hoy en día. Estos nuevos materiales, tanto rígidos como flexibles (membranas policarbolatos, etc.) ofrecen ciertas ventajas además de su ligereza: ofrecen un buen comportamiento térmico ante el frío o el calor. Ofrecen tambien un amplio espectro limínico desde totalmente opacos hasta los totalmente transparentes. Pueden ser resistentes al fuego, a la luz y rayos UV. Pueden moldearse a cualquier forma, son relativamente durables, pueden ser reemplazados con facilidad y tienen un bajo mantenimiento
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